TRAMA EXTRUIDA POR FUSIÓN Y SOPLADO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la invención Esta invención describe fibras extruidas por fusión y soplado de componentes múltiples, tramas de fibra extruida por fusión y soplado de componentes múltiples, y telas no tejidas compuestas que incluyen fibras extruidas por fusión y soplado de componentes múltiples. Las tramas extruidas por fusión y soplado de la invención se pueden incorporar en las telas compuestas adecuadas para su uso en vestidos, pañuelos, productos higiénicos, y batas médicas. Descripción de la técnica relacionada En un proceso de extrusión por fusión y soplado, se forma una trama no tejida por medio de la extrusión de un polimero fundido a través de una boquilla y después atenuando o disminuyendo las fibras resultantes con una corriente de gas, de alta velocidad, caliente. En la producción de una trama que comprende de fibras extruidas por fusión y soplado, a veces se desea formar las fibras de mas de un material polimérico donde cada material puede tener diferentes propiedades físicas y contribuir con diferentes características a la trama extruida por fusión y soplado. Una manera convencional para formar las fibras es a
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* Í¿i través de un proceso de hilado donde los materiales poliméricos se combinan en un estado fundido dentro del hueco de la boquilla y son extruidos en conjunto como un fundido polimérico de componentes múltiples en capas a través de un orificio de giro, como se describe en la Patente Norteamericana No. 6,057,256, la cual describe el extrusión por fusión y soplado de las fibras de dos componentes en disposición colateral sobre un colector para formar una trama enredada coherente. Sin embargo, este método tiene limitaciones significantes debido a las restricciones de compatibilidad establecidas en la selección de los materiales poliméricos de tal manera que siempre girarán bien en conjunto. Las fibras extruidas por fusión y soplado se han incorporado en una variedad de telas no tejidas que incluyen laminados compuestos tal como las hojas compuestas unidas por hilado-extruidas por fusión y sopiado-unidas por hilado
("SMS") . En los compuestos SMS, las capas exteriores son capas de fibras unidas por hilado que contribuyen a la resistencia de todos los compuestos, mientras la capa del centro es una capa de fibra extruida por fusión y soplado que proporciona propiedades de barrera. Existe una necesidad para proporcionar un nuevo método para la formación de fibras extruidas por fusión y soplado, y de las correspondientes tramas extruidas por fusión y soplado, aquello es más adecuado para producir fibras extruidas por fusión y soplado de múltiples componentes, y en donde las condiciones de procesamiento para cada componente polimérico se puedan optimizar de manera individual. SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a un proceso para la formación de una fibra extruida por fusión y soplado de múltiples componentes que comprende la extrusión de un primer polimero que se procesa por fusión a través de un primer orificio de extrusión, simultáneamente realizando la extrusión de un segundo polimero que se procesa por fusión a través de un segundo orificio de extrusión, fundiendo el primer y segundo polímeros que se procesan por fusión en un filamento o hilo compuesto extruido después de la extrusión, y atenuando en forma neumática el filamento compuesto extruido con al menos un chorro de gas de alta velocidad para asi formar la fibra extruida por fusión y soplado de múltiples componentes. El filamento o hilo compuesto se puede romper debido al chorro de gas de alta velocidad para formar una pluralidad de fibras extruidas por fusión y soplado de múltiples componentes discontinuas.
Una segunda modalidad de la presente invención se dirige a una boquilla de extrusión para polímeros fundidos extruidos por fusión y soplados que comprende al menos dos aberturas de suministro del polimero separadas que entran desde una porción de entrada de la boquilla, las aberturas de suministro del polimero se comunican con los capilares de extrusión separados que tienen orificios de salida en una porción de salida de la boquilla, los capilares de extrusión cooperan como un orificio combinado, al menos un orificio de suministro de gas entra desde la porción de entrada de la boquilla, la abertura de suministro del gas se comunica con al menos un chorro de gas que se extiende a través de la boquilla y al menos un chorro de gas dispuesto en forma concéntrica alrededor de los orificios de salida del orificio combinado, en donde los orificios de salida capilar de extrusión y los chorros de gas se comunican con un orificio de soplado en la porción de salida de la boquilla. En una tercera modalidad, la presente invención se dirige a una boquilla de extrusión para polímeros fundidos extruidos por fusión y soplado que comprende una hilera de orificios de la boquilla cada una comprendiendo al menos dos aberturas de suministro del polimero separadas que entran desde una porción de entrada de la boquilla, cada uno de las aberturas de suministro del polimero se comunican con los capilares de extrusión separados que tienen orificios de salida en una porción de salida de la boquilla, las aberturas de suministro de gas entran desde la porción de entrada de la boquilla y se disponen en forma lateral con las aberturas de suministro del polimero, las aberturas de suministro de gas se comunican con los chorros de gas que se extienden a través de la boquilla y se disponen en forma lateral con los orificios de salida de los capilares de extrusión, en donde los orificios de salida capilar de extrusión y los chorros de gas se comunican con el orificio de soplado en la porción de salida de la boquilla. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una sección transversal lateral esquemática de una boquilla de acuerdo a una segunda modalidad de la presente invención o un orificio de la boquilla de acuerdo a una tercera modalidad de la presente invención, que se usa para producir fibras extruidas por fusión y soplado para su uso en telas no tejidas de acuerdo al proceso de la presente invención. La Figura 2 es una representación esquemática de la sección transversal 2 de la boquilla en la Figura 1 de acuerdo a la segunda modalidad de la invención.
SÍ??? La Figura 3 es una ilustración de la boquilla de la Figura 1 en su uso en el proceso de la presente invención. La Figura 4 es una representación esquemática de un diseño alterno para una boquilla de acuerdo a la segunda 5 modalidad de la invención ilustrada en la Figura 1. La Figura 5 es una vista de frente de la salida de la tercera modalidad de la invención de una boquilla de acuerdo a la Figura 1. La Figura 6 es una vista de frente de la salida de un 10 diseño alterno para una boquilla de acuerdo a la tercera modalidad de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige hacia un método para la formación de fibras extruidas por fusión y soplado de 15 múltiples componentes y tramas extruidas por fusión y soplado de múltiples componentes. El término "poliolefina" como se usa aqui, quiere decir cualquiera de una serie de hidrocarburos poliméricos de cadena abierta ampliamente saturados compuestos solamente de 20 átomos de carbono y de hidrógeno. Las poliolefinas tipicamente incluyen polietileno, polipropileno, polimetilpenteno y varias combinaciones de los monómeros de etileno, propileno, y metilpenteno .
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El término "polietileno" (PE) como se usa aqui quiere decir que incluye no solo los homopolimeros de etileno, sino también los copolimeros en donde al menos el 85% de las unidades recurrentes son unidades de etileno. El término "poliéster" como se usa aqui quiere decir que abarca los polímeros en donde al menos el 85% de las unidades recurrentes son productos de condensación de los ácidos dicarboxilicos y alcoholes dihidroxi con enlaces creados por la formación de unidades de éster. Esto incluye di-ácidos y di-alcoholes saturados y no saturados, alifáticos, aromáticos. El término "poliéster" como se usa aqui también incluye copolimeros (tal como los copolimeros alternantes y aleatorios, de injerto, de bloque), mezclas, y modificaciones de los mismos. Un ejemplo común de un poliéster es el poli (etilen tereftalato) (PET) que es un producto de condensación del etilen glicol y el ácido tereftálico. Los términos "fibras extruidas por fusión y soplado" y "filamentos o hilos extruidos por fusión y soplado" como se usa aqui, quieren decir fibras o filamentos que se forman por medio de la extrusiór de un polimero que se procesa por fusión a través de una pluralidad de capilares finos, usualmente circulares como fibras o filamentos fundidos en una corriente (por ejemplo el aire) de gas caliente de alta velocidad. La corriente de gas de alta velocidad atenúa los filamentos o hilos del material polimérico termoplástico fundido para reducir su diámetro de entre cerca de 0.5 y 10 mieras. Las fibras extruidas por fusión y soplado en general son fibras discontinuas pero que también pueden ser continuas. Las fibras extruidas por fusión y soplado que se transportan por la corriente de gas de alta velocidad en general se depositan en una superficie de colección para formar una trama de fibras dispersadas en forma aleatoria. Los términos "fibra de componente múltiple" y "filamento de componente múltiple" como se usa aqui se refiere a cualquier filamento o fibra que se compone de al menos dos polímeros distintos, pero que se pueden entender que abarca tales artículos que contienen más de dos polímeros distintos. Por el término "polímeros distintos" se entiende que cada uno de al menos dos polímeros se disponen en zonas distintas a través de la sección transversal de las fibras de componentes múltiples y a lo largo de la longitud de las fibras. Las fibras de componentes múltiples se distinguen de las fibras formadas por extrusión de una mezcla fundida homogénea de materiales poliméricos en donde no se forman zonas de distintos polímeros. Los componentes de al menos dos polímeros distintos que se usan aqui pueden ser químicamente diferentes o pueden ser químicamente el mismo polimero, pero teniendo diferentes características físicas, tal como la viscosidad intrínseca, la viscosidad de fusión, ampollas de la boquilla, densidad, cristalinidad, y punto de fusión o punto de reblandecimiento. Por ejemplo, los dos componentes pueden ser el polietileno de baja densidad lineal y el polietileno de alta densidad. Cada uno de al menos dos polímeros distintos pueden por si mismos comprender una mezcla de dos o más materiales poliméricos. A veces las fibras de componentes múltiples también se refieren como fibras de dos componentes, que incluyen fibras formadas de dos componentes asi como fibras formadas de más de dos componentes. Los términos "trama de dos componentes" o "trama de componentes múltiples" como se usa aqui quieren decir una trama que comprende fibras o filamentos de componentes múltiples. Los términos "trama extruida por fusión y soplado de componentes múltiples" y "trama extruida por fusión y soplado de dos componentes" como se usa aqui quieren decir una trama que comprende fibras de componentes múltiples extruidas por fusión y soplado que contienen al menos dos componentes poliméricos distintos, donde las fibras fundidas se atenúan por medio de una corriente de gas caliente de alta velocidad y se depositan en una superficie
»d l de colección como una trama de fibras dispersadas en forma aleatoria. El término fibras "unidas por hilado" como se usa aqui quiere decir fibras que se forman por medio de la extrusión de un material polimérico termoplástico fundido como filamentos o hilos de una pluralidad de capilares finos, normalmente circulares, de una tobera para hilar con el diámetro de los filamentos extruidos después de que son reducidos rápidamente al estirarlos. Las fibras unidas por hilado en general son continuas y tienen un diámetro promedio de más de cerca de 5 mieras. Las tramas o telas no tejidas unidas por hilado se forman al colocar las fibras unidas por hilado en forma aleatoria en una superficie de colección tal como una cinta o tamiz. Las tramas unidas por hilado se pueden unir por medio de los métodos conocidos en la técnica tal como por el calandrado en caliente o al pasar la tela a través de una cámara de vapor saturado a una presión elevada. La trama se puede unir, por ejemplo, en forma puntal térmicamente en una pluralidad de puntos unidos térmicamente ubicados a través de la tela unida por hilado. El término "trama u hoja, tela no tejida" como se usa aqui quiere decir una estructura de fibras individuales, filamentos, o hilos que son colocados de una manera aleatoria para formar un material plano sin un patrón identificable, como lo opuesto a las telas reticuladas. La Figura 1 ilustra una boquilla de extrusión o bloque de giro, de acuerdo a la segunda o tercera modalidad de la invención actual, para su uso en el proceso de soplado por fundición de esta invención, la cual por simplicidad ilustra un sistema de dos componentes. Los extrusores múltiples controlados en forma separada (no mostrados) suministran corrientes A y B del polimero fundido individuales a una boquilla 10 a través de aberturas 15a y 15b de suministro del polimero, donde los polímeros pasan a través de los capilares 16a y 16b de extrusión, separados los cuales en una modalidad preferida se inclinan dentro de la boquilla para dirigir las corrientes poliméricas individuales hacia un eje longitudinal común. Sin embargo, los capilares de extrusión pueden ser paralelos uno con otro, pero en una proximidad lo suficientemente cerca uno de otro para promover la coalescencia de las corrientes poliméricas fundidas después de salir de los capilares de extrusión individuales. Los capilares de extrusión preferiblemente tienen un diámetro de menos de cerca de 1.5 milímetros, preferiblemente de menos de 1 milímetros, y más preferiblemente menos de cerca de 0.5 milímetros. las salidas de estos capilares en la punta 11 de la boquilla se colocan para promover la coalescencia de los polímeros conforme salen de la punta de la boquilla a través del orificio 30 de soplado. Debido a que el par de capilares 16a y 16b de extrusión cooperan para formar una sola corriente polimérica de dos componentes combinados, colectivamente se refieren aqui como un "orificio combinado". La fibra de dos componentes que se forma por medio de la extrusión de las corrientes poliméricas a través del orificio combinado se atenúa por medio de un gas de soplado caliente, suministrado a la boquilla a través de las entradas 20 de gas, y suministrado a los chorros 21 de gas, los cuales se inclinan hacia el eje común longitudinal de las corrientes poliméricas fundidas que salen a través de las puntas de los capilares 16a y 16b de extrusión. El ángulo a incluido total entre los chorros 21 de gas preferiblemente es de entre cerca de 60 grados y 90 grados. En este proceso, a través del uso de extrusores controlados en forma separada para los diferentes polímeros, es posible de controlar en forma individual los parámetros del procesamiento, tal como la temperatura, el diámetro capilar y la presión de extrusión, para cada polimero para optimizar la extrusión de los polímeros individuales y aún formar fibras individuales que
litniii *.J ?~ *?* ¿i comprenden ambos polímeros. La Figura 2 es una representación esquemática de la sección transversal 2 de la boquilla 10 en la Figura 1, que se muestra como la superficie plana de un cono truncado, ilustrando la configuración colateral preferida de las puntas 16a y 16b de salida capilar de extrusión, que suministran los filamentos del polimero fundido en un cono invertido de gas de alta velocidad que se forman por medio de los chorros 21 de gas, dispuestos en forma concéntrica alrededor de la salida del orificio combinado. La Figura 3 es una ilustración de acuerdo a la Figura 1 que demuestra la operación del proceso de la presente invención a través de la boquilla 10 de extrusión. Los polímeros A y B se suministran en forma separada a través de los orificios 15a y 15b de extrusión, respectivamente, y se fuerzan dentro de los capilares de extrusión 16a y 16b. Un filamento extruido 40a del polimero A y un filamento extruido 40b del polimero B salen de las puntas capilares de extrusión, donde se cree que el componente lateral de la fuerza creada por los chorros 21 de gas actúa para promover la coalescencia de los dos polímeros en un filamento 40 de dos componentes. Casi simultáneamente, el componente longitudinal de la fuerza creada por los chorros 21 de gas actúa para atenuar o estirar los filamentos, de manera que el diámetro del filamento de dos componentes estirado se reduce a cerca de 10 mieras o menos. El filamento de dos componentes se puede romper conforme sale del orificio 30 de soplado para formar una pluralidad de fibras 41 extruidas por fusión y soplado de dos componentes, discontinuas, finas. La Figura 4 es una representación esquemática, similar a la Figura 2, de un diseño alterno para la boquilla 10 de acuerdo a la segunda modalidad de la invención actual, modificado para formar fibras de núcleo envolvente de dos componentes. En esta modalidad, el polimero A es extruido a través de un capilar 16c de extrusión central, y el polimero B es extruido a través de una serie de capilares de extrusión, que salen de la boquilla a través de una serie de ranuras 16d curvadas, dispuestas en forma concéntrica alrededor de la punta del capilar 16c. En esta modalidad, el orificio combinado comprende el capilar 16c de extrusión central y ranuras 16d curvadas. Una pluralidad de chorros 21 de gas calientes se disponen en forma concéntrica alrededor del orificio combinado. Alternativamente, los chorros 21 de gas se pueden reemplazar por medio de un anillo que es concéntrico con el orificio combinado. La Figura 5 es una vista frontal de la salida de la boquilla 10 mostrada en la Figura 1 de acuerdo a la tercer modalidad de la invención, en donde una serie de orificios de la boquilla combinados, cada uno comprendiendo salidas capilares 16a y 16b, dispuestas en una hilera y que se utilizan para la extrusión de los polímeros fundidos en los chorros de gas que salen a través de las ranuras 21, en la formación de combinación del orificio 30 de soplado. Conforme las corrientes poliméricas salen de cada uno de los orificios de la boquilla combinados, forman una cortina de filamentos extruidos por fusión y soplado de componentes múltiples que se extienden a lo largo de la longitud de la boquilla 10. La Figura 6 es un diseño alterno de la boquilla descrita en la Figura 5. Dos placas de la boquilla grabadas, verticales, 60 y 60' , se separan por una placa 64 maciza, de esta manera se forman capilares de extrusión separados, 62a y 62b. Los chorros de gas, no mostrados en esta vista, se colocan en forma lateral adyacentes a las placas 60 y 60' de la boquilla. El artesano con experiencia reconocerá que las configuraciones y formas de los capilares de extrusión se pueden modificar de muchas maneras por varias razones. Por ejemplo, por medio de la fabricación a máquina de las
.YY SyJÉ secciones transversales en forma de placas en la forma de discos aplanados en la punta de la boquilla, el proceso es capaz de acomodar el suministro de más de dos componentes poliméricos en las fibras para formar las fibras que tienen una sección transversal substancialmente circular con secciones transversales de los componentes en forma de placa en forma de disco aplanado. Asimismo, aquellos con experiencia en la técnica reconocerán que en una escala de producción, puede ser necesario usar muchos aparatos extrusores/boquilla ("bloques de giro") a fin de obtener una cobertura total de la superficie de colección para producir una tela o trama no tejida aceptable. Una ventaja en la practica del proceso de la presente invención se encuentra en que es capaz de controlar en forma separada los parámetros de extrusión para los componentes del polimero diferentes. Debido a que cada polimero diferente se suministra a través de un dispositivo de extrusión diferente, en el caso de que un componente polimérico tenga características físicas significativamente diferentes que aquellos otros componentes poliméricos, tal como la viscosidad intrínseca, la viscosidad de fusión, la hinchazón de la boquilla, o el punto de fusión/reblandecimiento, los parámetros de extrusión tal como la temperatura, la presión y aún el diámetro capilar de extrusión pueden ser variados para acomodar y optimizar la extrusión para cada polimero. En los procesos de la técnica anterior, cuando los polímeros se combinan antes de que la masa fundida salga de la boquilla, una interfase sale entre los dos fundidos poliméricos. Esta interfase no se controla directamente y puede ser influenciada por muchos factores en el proceso. Dos ejemplos de los problemas significantes que pueden ocurrir debido a la falta del control de esta interfase son 1) cuando se usan dos polímeros similares a la interfase puede empezar a difundirse conforme los polímeros empiezan a mezclarse y de esta manera la fibra será más una fibra de mezcla fundida versus una fibra de dos componentes; y 2) si los polímeros tienen una diferencia significante en la viscosidad de fusión, es posible que el polimero de más alta viscosidad empiece a llenar una cantidad desproporcionada del espacio del espacio disponible para el fundido dentro de la boquilla, la cual es probable que resulte en un desajuste en la velocidad de los dos fundidos conforme salen de la boquilla, conforme los fundidos poliméricos pueden deslizarse pasando a otro a lo largo de la mterfase la cual probablemente provocara problemas de hilado. Cuando los dos polímeros se mantienen separados hasta que salgan de la boquilla, los fundidos directamente se controlan y los problemas mencionados anteriormente se evitan. Se puede entender que los polímeros que se procesan por fusión útiles en el proceso de la presente invención incluyen cualquier polimero capaz de ser procesado por fusión, tal como los termoplásticos que incluyen poliésteres, poliolefinas, poliamidas, tal como los polímeros de tipo de nylon, uretanos, polímeros de vinilo, tal como los polímeros del tipo de estireno, los fluoropolimeros tal como el etileno-tetrafluoroetileno, fluoruro de vinilideno, etileno-poprileno fluorinado, perfluoro (éteres de alquil vinilo) y lo similar. Una combinación preferida de los polímeros para formar las fibras extruidas por fusión y soplado de dos componentes y las tramas extruidas por fusión y soplado de dos componentes de acuerdo al presente proceso es el polietileno y el poli (etilen tereftelato) . Preferiblemente el polietileno es un polietileno de baja densidad lineal que tiene un índice de fusión de al menos de 10 g/10 min (medido de acuerdo a ASTM D-1238; 2.16 kg @ 190°C), un rango de fusión del limite superior de cerca de 120°C a 140°C, y una densidad en el rango de 0.86 a 0.97 gramos por cm3. Las tramas extruidas por
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fusión y soplado comprenden fibras extruidas por fusión y soplado polietileno/poli (etilen tereftalato) de dos componentes especialmente son útiles en las telas no tejidas para usos médicos terminales debido a que se esterilizan por radiación. Las tramas extruidas por fusión y soplado polietileno/poli (etilen tereftalato) de dos componentes que se pueden unir a las capas unidas por hilado típicamente usadas en tales usos terminales para proporcionar laminados compuestos que tienen un buen balance de las propiedades de resistencia, suavidad, respirabilidad, y de barrera. También se cree que las fibras extruidas por fusión y soplado polietileno/poli (etilen tereftalato) de dos componentes tienen mejores propiedades que las fibras de polietileno o de poli (etilen tereftalato) de un componente. Otras combinaciones poliméricas preferidas útiles en el proceso de hilado de post-coalescencia de la invención presente incluyen el polipropileno/poli (etilen tereftalato), poli (hexametilenodiamina adipamida) /poli (etilen tereftalato) , poli (hexametilenodiamina adipamida) /polipropileno, y poli (hexametilenodiaamina adipamida) /polietileno . Se espera que algunos polímeros termoendurecibles se pueden usar en el proceso de la presente invención, si permanecen fundidos durante el proceso de la invención. De manera convencional, las fibras se depositan en una superficie de colección, al mover una cinta o tamiz, un lienzo delgado, u otra capa de fibra. El aparato de extracción de gas tal como la caja de succión se pueden colocar debajo del colector para asistir en el depósito de las fibras y la eliminación del gas. Las fibras producidas por la extrusión por fusión y soplado en general son fibras discontinuas de alta relación entre las dimensiones en general tienen un diámetro efectivo en el rango de cerca de 0.5 acerca de 10 mieras. Como se usa aqui, el "diámetro efectivo" de una fibra con una sección transversal irregular es igual al diámetro de una fibra hipotéticamente redonda que tiene la misma área de sección transversal. La trama extruida por fusión y soplado preferiblemente tiene un peso base de entre cerca de 2 y 40 g/m2, más preferiblemente entre 5 y 30 g/m2, y más preferiblemente entre 12 y 35 g/m2. Sin desear limitar en teoría, se cree que los chorros de gas pueden fracturar o cuartear los filamentos de componentes múltiples en filamentos aún más finos. Se cree que los filamentos resultantes incluyen filamentos de componentes múltiples en donde cada filamento se fabrica de al menos dos componentes poliméricos separados donde ambos extienden substancialmente la longitud de la fibra extruida por fusión y soplado, por ejemplo en una configuración colateral. También se cree que algo de los filamentos fracturados pueden contener justo un componente polimérico debido a la separación de la fibra de componentes múltiples en fibras individuales de un solo componente. El grado de separación entre los dos o más componentes poliméricos más distintos de un filamento extruido por fusión y soplado de componentes múltiples se puede controlar al seleccionar los componentes poliméricos para producir el grado deseado de adhesión entre las zonas poliméricas distintas. Las fibras en la trama extruida por fusión y soplado de componentes múltiples de la invención tipicamente son fibras discontinuas que tienen un diámetro promedio efectivo de entre cerca de 0.5 mieras y 10 mieras, y más preferiblemente entre cerca de 1 a 6 mieras, y más preferiblemente de entre cerca de 2 y 4 mieras. Las tramas extruidas por fusión y soplado de componentes múltiples se forman de al menos dos polímeros simultáneamente hilados de un bloque de giro que incorpora las boquillas de extrusión como aquellas ilustradas en las Figuras de aqui. La configuración de las fibras en la trama extruida por fusión y soplado de componentes múltiples preferiblemente es un arreglo colateral de dos componentes en donde la mayoria de las fibras se fabrican de dos componentes poliméricos colaterales, con cada componente polimérico distinto presente en una cantidad de entre cerca de 10 a 90 % en volumen dependiendo en las propiedades de la trama deseadas, se extienden y se unen para una porción significante de la longitud de cada fibra. Alternativamente, las fibras de dos componentes pueden tener un arreglo cubierta/núcleo en donde un polimero se rodea por otro polimero, con una sección transversal circular con placas en forma de disco aplanado de más de dos diferentes polímeros, o cualquier otra estructura de fibra de dos componentes convencional. En una modalidad más preferida, el polimero de fusión más baja se ubica a lo largo de una porción de la superficie de la fibra para incrementar la unión entre las fibras extruidas por fusión y soplado en la superficie de colección. De acuerdo a una modalidad preferida de la invención, un polimero de poliéster de viscosidad intrínseca baja y el polietileno se combinan para producir una trama de dos componentes extruida por fusión y soplado en el aparato de producción de la trama extruida por fusión y soplado. El poliéster de baja viscosidad que preferiblemente comprende el poli (etilen tereftalato) tiene una viscosidad intrínseca
Adki de menos de cerca de 0.55 dl/g, preferiblemente de cerca de 0.17 a 0.49 dl/g (medido usando ASTM D 2857 como se describió anteriormente) , más preferiblemente de cerca de 0.20 a 0.45 dl/g, más preferiblemente de cerca de 0.22 a 0.35 dl/g. Los dos polímeros A y B se funden, filtran, y después se dosifican en el bloque de giro. Los polímeros fundidos se extrudan a través de capilares de extrusión separados dentro del bloque de giro y salen del bloque de giro a través de un orificio, donde se ponen en contacto con el gas de los chorros de gas y se fuerzan en contacto uno con otro, y se atenúan en la dirección longitudinal para formar fibras de alta relación entre dimensiones. Las fibras de dos componentes extruidas por fusión y soplado se pueden romper por medio de los chorros de gas calientes para formar fibras discontinuas, sin embargo pueden ser fibras continuas. Preferiblemente, los chorros de gas generan la sección transversal de la fibra colateral deseada. Una tela no tejida de compuesta incorpora la trama extruida por fusión y soplado de componentes múltiples descrita anteriormente se puede producir en linea al colectar las fibras extruidas por fusión y soplado de componentes múltiples en un material de hoja diferente tal como una tela unida por hilado, una tela tejida, o espuma.
aLl.-..,. ^^? .il^?? Y. ¿ Las capas se pueden unir usando los métodos conocidos en la técnica tal como la unión térmica, ultrasónica y/o adhesiva. La capa extruida por fusión y soplado y otra tela o capa de hoja preferiblemente cada una incluye componentes poliméricos que son compatibles de manera que las capas se pueden unir térmicamente, tal como por la unión de punto térmico. Por ejemplo, en una modalidad preferida, el laminado compuesto comprende una trama extruida por fusión y soplado y una trama unida por hilado, cada una de las cuales incluyen al menos un polimero sustancialmente similar o idéntico. Alternativamente, las capas de hoja compuesta se pueden producir independientemente y después combinarse y unirse para formar la hoja compuesto. También se contempla que más de un aparato de producción de trama unida por hilado se puede usar en serie para producir una trama fabricada de una mezcla de fibras de componentes múltiples o individuales diferentes. Asimismo, se contempla que más de un aparato de producción de tramas extruidas por fusión y soplado se puede utilizar en serie a fin de producir hojas compuestas con capas extruidas por fusión y soplado múltiples. Además se contempla que el (los) polímero (s) usados en los diversos aparatos de producción de tramas pueden ser diferentes uno de otro. Donde se desea producir una hoja compuesta que tiene solo una capa unida por hilado y una capa de fibra extruida por fusión y soplado, el segundo aparato de producción de tramas unidas por hilado se puede desactivar o eliminar. Opcionalmente, un revestimiento fluoroquímico se puede aplicar a la trama no tejida compuesta para reducir la energía de la superficie de la superficie de la fibra y así incrementar la resistencia de la tela a la penetración del liquido. Por ejemplo, la tela se puede tratar con un tratamiento de acabado tópico para mejorar la barrera del liquido y en particular, para mejorar la barrera de los líquidos de tensión superficial baja. Muchos métodos de tratamiento de acabado tópico se conocen muy bien en la técnica e incluyen la aplicación por rociado, revestimiento por laminado, aplicación de espuma, aplicación de compresión por inmersión, etc. Los ingredientes de acabado típicos incluyen el fluoroquimico ZONIL® (disponible por DuPont, Wilmington, DE) o flurosuimico REPEARL® (disponible por Mitsubishi Int. Corp, New York, NY) . Un proceso de acabado tópico se puede llevar acabo o en línea con la producción de la tela o en una etapa de proceso separada. Alternativamente, tales fluoroquímicos se pueden hilar en la fibra como un aditivo del fundido.
Métodos de prueba En la descripción anterior y en los ejemplos que siguen, los siguientes métodos de prueba se emplean para determinar varias características y propiedades reportadas. ASTM se refiere a la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales. Diámetro de la fibra se mide por medio de microscopía óptica y se reporta como un valor promedio en mieras. Para cada muestra extruida por fusión y soplado, los diámetros de cerca de 100 fibras se miden y promedian. Peso base es una medida de la masa por área unitaria de una tela u hoja y se determina por ASTM D-3776, que se incorpora para referencia, y se reporta en g/m2. La viscosidad intrínseca del poliéster como se usa aquí se mide de acuerdo a ASTM D 2857, usando ácido trifluoroacético 25% en volumen y cloruro de metileno al 75% en volumen a una temperatura de 30 °C en el viscómetro capilar. Permeabilidad de aire Frazier es una medida de flujo de aire que pasa a través de una hoja bajo un diferencial de presión establecido entre las superficies de la hoja y se conduce de acuerdo a ASTM D 737, que se incorpora para referencia, y se reporta en m3/min/m2. E emplos
j JjjLAy? Á i ¿ .-=»á* Las hojas compuestas comprenden una capa interior de fibras extruidas por fusión y soplado colocadas entre las capas exteriores unidas por hilado se preparan en los Ejemplos 1-4. Las mismas capas exteriores unidas por hilado se usan en cada uno de estos ejemplos y comprenden filamentos de dos componentes con una sección transversal de núcleo envolvente. Las capas unidas por hilado se fabrican de fibras de dos componentes de polietileno (LLDPE) de baja densidad lineal con un Índice de fusión de 27 g/10 minutos (medido de acuerdo a ASTM D-1238 a una temperatura de 190°C) que es una mezcla de APUN 6811A LLDP? 20 por ciento en peso y ASPUN 61800-34 LLDPE 80 por ciento en peso (ambos disponibles por Dow), y el poli (etilen tereftalato) (PET) que tiene una viscosidad intrínseca de 0.53 dl/g disponible por DuPont como poliéster Crystar® 4449. La resina de poliéster se cristaliza a una temperatura de 180 °C y se seca a una temperatura de 120 °C para un contenido de humedad de menos de 50 ppm antes de usarse. El poliéster se calienta a una temperatura de 290°C y el polietileno se calienta a una temperatura de 280°C en extrusores separados. Los polímeros se extrudan, filtran y dosifican a un bloque de giro de dos componentes que tiene 4000 hoyos/metro (2016 hoyos en el
paquete) mantenidos a una temperatura de 295°C y diseñados para proporcionar una sección transversal del filamento de núcleo envolvente. Los polímeros se hilan a través de la tobera para hilar para producir filamentos de dos componentes con una cubierta de polietileno y un núcleo de poli (etilen tereftalato). El rendimiento del polimero total por capilar de bloque de giro es de 1.0 g/min. Los polímeros se dosifican para proporcionar filamentos que tienen 30% de polietileno (cubierta) y 70 % de poliéster (núcleo) , basado en el peso de la fibra. Los filamentos se enfrian en una zona de templado de 38.1 cm (15 pulgadas) de longitud con aire de templado proporcionado de dos cajas de templado opuestas a una temperatura de 12 °C y una velocidad de 1 m/segundo. Los filamentos que pasan dentro de un chorro de estiraje neumático separado 66.0 cm (26 pulgadas) debajo de los orificios capilares del bloque de giro donde los filamentos se estiran. Los filamentos substancialmente fuertes, pequeños, resultantes se depositan sobre una cinta de depósito que se mueve a una velocidad de 186 m/min, usando una succión de vacio para formar una trama unida por hilado que tiene un peso base de 20.3 g/m2 (0.6 oz/yd2) . Las fibras en la trama tienen un diámetro promedio de cerca de 11 mieras. Las tramas resultantes se pasan entre dos
cilindros o rodillos de unión térmica para hilvanar ligeramente la trama en conjunto para su transporte usando un patrón de unión puntual a una temperatura de 100°C y una presión de contacto entre rodillos de 100 N/cm. La trama unida por hilado unida ligeramente se colecta en un cilindro. La preparación de la capa extruida por fusión y soplado para cada uno de los ejemplos se describe posteriormente . Las hojas no tejidas compuestas se preparan en los Ejemplos 1-4 al desenrollar la trama unida por hilado de dos componentes sobre una cinta y colocando en capas la trama de dos componentes extruida por fusión y soplado en la parte superior de la trama unida por hilado que se mueve. Un segundo cilindro o rodillo de la trama unida por hilado se desenrolla y coloca en la parte superior de la trama extruida por fusión y sopiado-unida por fusión para producir una trama no tejida compuesta unida por hilado-extruida por fusión y sopiado-unida por hilado. La trama compuesta se une térmicamente entre un cilindro calandrador de metal calentado con aceite grabado y un cilindro calandrador metálico calentado con aceite liso. Ambos cilindros tienen un diámetro de 466 milímetros. El cilindro grabado tiene una superficie de acero no templado cromado con un patrón
ÍA.A 1.1 yA^¡í,y adiamantado que tiene un tamaño de punto de 0.466 mm2, una profundidad del punto de 0.86 mm, una separación del punto de 1.2 mm, y un área de unión del 14.6%. El cilindro liso tiene una superficie de acero templado. La trama compuesta se une a una temperatura de 120°C, una presión de la línea de contacto entre cilindros de 350 N/cm, y una velocidad de la linea de 50 m/min. La hoja compuesta unida se colecta en un cilindro. El peso base final de cada una de las hojas no tejidas compuestas es aproximadamente de 58 g/m2. Ejemplos 1-4 Las tramas de dos componentes extruidas por fusión y soplado en estos ejemplos se producen usando un proceso de extrusión por fusión y soplado de post-coalescencia . Las fibras de dos componentes se preparan en una disposición colateral. Con el poli (etilen tereftalato) Crystar® disponible por DuPont teniendo una viscosidad intrínseca de 0.53 y un contenido de humedad de cerca de 1500 ppm, y un polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) con un Índice de fusión de 100 g/10 minutos (medido de acuerdo a ASTM D-1238) disponible por Dow como ASPUN 6806. El polimero de polietileno se calienta a una temperatura de 232°C (450°F) y el polimero de poliéster se calienta a una temperatura de 300°C (572°F) en extrusores separados. Los dos polímeros se extrudan en forma separada, se filtran y dosifican a un bloque de giro de dos componentes tienen la configuración de la punta de la boquilla mostrada en la Figura 6. La boquilla se forma a partir de dos placas 60 y 60' grabadas en vertical que tienen hendiduras paralelas 62a y 62b formadas en estas, las hendiduras tienen un radio de 0.2 milímetros. Las dos placas se separan por una placa maciza 64 de 0.0051 cm (2 milésimas de pulgada) de grosor a fin de mantener las dos corrientes poliméricas separadas hasta después de que salgan de los capilares de extrusión. Una de las corrientes poliméricas se alimenta a través de los capilares formados por las hendiduras 62a y la otra corriente polimérica se alimenta a través de los capilares formados por las hendiduras 62b. Los hoyos de salida de los capilares de extrusión tienen una separación de 30 hoyos/plg a lo largo de la longitud de la punta de la boquilla con la punta de la boquilla teniendo una longitud de cerca de 53 cm (21 pulgadas) . La boquilla del bloque de giro se calienta a una temperatura de 300°C (572°F) y los polímeros se hilan a través de los capilares en las velocidades del gasto másico polimérico proporcionadas en la Tabla 1. El aire de atenuación se calienta a una temperatura de 310°C y se suministra a una presión del aire de 9 psi (62 kPa) a través
.S&áiÉH - -.y. & n??H .Í.J de dos canales del aire, anchos de 1.5 mm. Los dos canales de aire corren la longitud de la linea de 53 cm (21 pulgadas) aproximadamente de los orificios capilares, con un canal en cada lado de la linea de los capilares atrasados 1.5 mm desde los orificios capilares. Cada uno de los canales de aire se orientan en un ángulo de 45 grados con el plano de la placa 64 con el eje de los canales de aire convergiendo hacia las salidas capilares de extrusión, para un ángulo total incluido entre los canales de aire de 90 grados. Los polímeros de polietileno y de poli (etilen tereftalato) se suministran al bloque de giro usando los dos extrusores diferentes. La temperatura del polietileno conforme sale del extrusor es de 265°C y la temperatura del pol?(et?len tereftalato) es de 295°C. La proporción del gasto másico de los polímeros suministrados al bloque de giro varian para cada ejemplo y se proporcionan en la Tabla 1. Los filamentos se colectan en un tamiz de formación que se mueve a una velocidad de 52 m/min y con la superficie superior de este ubicada 14.0 cm (5.5 pulgadas) abajo del extremo de la punta de la boquilla para producir una trama extruida por fusión y soplado que después se colecta en un cilindro. Las tramas extruidas por fusión y soplado en cada ejemplo tiene un peso base de 11.7 g/m2.
* Otií A- . - - y-l SÉ- Ejemplo 5 Una trama de dos componentes extruida por fusión y soplado se produce con un componente de polietileno (LLDPE) de baja densidad lineal que tiene un índice de fusión de 135 g/10 minutos (medido de acuerdo a ASTM D-1238) disponible por Equistar como GA594 y un componente de poli (etilen tereftalato) teniendo una viscosidad intrínseca reportada de 0.53 disponible por DuPont como poliéster Crystar® (Merge 4449). Los polímeros LLDPE y poli (etilen tereftalato) se calientan en extrusores separados a temperaturas de 260°C y 305°C, respectivamente. Los dos polímeros se extrudan y se dosifican en forma separada a los dos distribuidores poliméricos independientes. Las corrientes de fundido planas que salen de cada distribuidor se filtran independientemente y se extrudan a través de una boquilla de extrusión por fusión y soplado de dos componentes teniendo dos conjuntos lineales de hoyos independientes, un primer conjunto para extrudar el LLDPE y un segundo conjunto para extrudar el poli (etilen tereftalato). Los hoyos se disponen en pares de manera que cada orificio de giro de LLPDE se ubica en la proximidad cercana a un orificio de giro de poli (etilen tereftalato) , cada uno de los pares de los orificios de giro cooperando como un orificio combinado, de tal manera que un arreglo lineal de los orificios combinados se forma a lo largo de la longitud de la punta de la boquilla. Los pares de orificios que forman cada orificio combinado se disponen de manera que una línea que pasa a través de los centros de ambos orificios en cada par es perpendicular a la dirección del arreglo lineal de los pares de hoyos, con el punto de centro entre los 2 hoyos en el par que se ubica en el vórtice de la punta de la boquilla. La boquilla tiene 645 pares de orificios capilares dispuestos en una linea de 54.6 cm. Se calienta la boquilla a una temperatura de 305°C y el LLDPE y el poli (etilen tereftalato) se hilan a rendimientos de 0.16 g/hoyo/min y 0.64 g/hoyo/min, respectivamente. El aire de atenuación se calienta a una temperatura de 305°C y se suministra a una presión de 5.5 psi a través de dos canales de aire anchos de 1.5 mm. Los dos canales de aire corren la longitud de la linea de 54.6 cm de los orificios capilares, con un canal en cada lado de la linea de los capilares atrasados 1.5 milímetros de los orificios capilares. El LLDPE y el poli (etilen tereftalato) se suministran al paquete de giro a velocidades de 6.2 kg/hora y 24.8 kg/hora, respectivamente, para proporcionar una trama extruida por fusión y soplado de dos componentes que tiene un 20% en peso de LLDPE y 80% en peso de
.¿¡jt ?i^.tí?^Í?^í . *& ráM&z.¿&&? * &*&a , -sa«a(tesa&afa& poli (etilen tereftalato). La trama se forma al colectar las fibras de extrusión por fusión y soplado en una boquilla para colectar las fibras de extrusión por fusión y soplado en una boquilla a una distancia del colector de 20.3 cm en un tamiz de formación que se mueve para producir una trama soplada por fundición la cual se enrolla en un rodillo. La trama extruida por fusión y soplado tiene un peso base de 50.9 g/m2 (1.5 oz/yd2) y la permeabilidad del aire Frazier de la muestra es de 26.2 m3/min/m2 (86 pie3/min/pie2) . Ejemplo A comparativo Este ejemplo demuestra la formación de una trama extruida por fusión y soplado de dos componentes en donde las dos corrientes poliméricas convergen antes de que salgan de la punta de la boquilla. Los mismos polímeros y el mismo equipo de hilado se usan como en los Ejemplos 1-4 excepto que la placa 64 maciza mostrada en la Figura 6 se elimina de manera que las dos corrientes poliméricas estén en contacto en los capilares de extrusión. Las velocidades del gasto másico y las temperaturas del polímero, la temperatura de la boquilla, la temperatura y presión del aire son idénticos como aquellos usados en el Ejemplo 1. La trama extruida por fusión y soplado tiene un peso base de 17 g/m2.
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TABLA 1 Condiciones del proceso de soplado poor fusión y propiedades de la trama soplada por fusión
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Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.